Титан

Печат
Посещения: 1607

Сатурн има 62 луни с потвърдени орбити. Титан е най-големият спътник на Сатурн, от всички спътници по-голям е само юпитеровият Ганимед и може да е наблюдава с малък телескоп или дори с бинокъл. Всъщност Титан е по-голям дори от Меркурий (5200 спрямо 4900км диаметър), но не това го прави един от най-интересните обекти в слънчевата система. Титан е единственият спътник в слънчевата система, който притежава атмосфера, подобна на планетарна, но с особено съдържание. Оказва се, че атмосферата му е по-плътна от земната 1.5 пъти и е с дебелина около 500 километра.

Титан е открит през 1655 г от Кристиан Хюйгенс, който заедно с брат си е построил телескоп, с чиято помощ наблюдава спътника. Подобно на луната, Титан е в синхронно въртене със Сатурн (tidal locking) и има еднакъв период на въртене около оста си и по орбита около планетата, т.е. е насочен към Сатурн винаги само с едното си лице. На Титан има 4 сезона, всеки от които продължава 7.5 земни години

Органична атмосфера

Може би най-интересната част от Титан е неговата атмосфера.

Горният слой на атмосферата е непрозрачен и напълно скрива повърхността. Атмосферата поглъща над 90 % от слънчевата светлина, която достига спътника. Всъщност непрозрачността е в много дължини на вълната и затова първите данни за повърхността идват през 2004, когато спускаемият апарат Хюйгенс изпраща първите директни кадри. Гъстата атмосфера създава силен парников ефект, без който повърхността на Титан щеше да е много по-студена.

Подобно на Земната, атмосферата на Титан е доминирана от азота – над 98 процента, освен азот, в по-значителни количества се съдържат метан и водород. Както на Земята, на Титан се наблюдават атмосферни явления като дъждове, облаци и бури. Разликата е, че дъждовете и облаците не са от вода, а от метан, етан и по-малко други въглеводороди. На повърхността температурата е около -180 градус, която е твърде ниска за сублимация на леда и поради тази причина водни пари отсъстват от атмосферата, т.е. няма водни пари и облаци. Водата на повърхността е като скала. Облаците от метан изглеждат като по-тъмни области на повърхността.

В горните слоеве на атмосферата под влияние на ултравиолетовите лъчи на Слънцето протичат фотохимични процеси, които водят до превръщането на метана в други въглеводороди, както и до образуването на съединения на азота – нитрили, които формират гъст оранжев смог.

В полярните райони на спътника има характерни полярни облаци, съставени от кристали метан. Учените смятат, че при достатъчно ниски температури, валежите може да са от сняг.

Титан губи атмосферата си заради слънчевия вятър, когато не е защитен от магнитното поле на Сатурн, което се случва в 5 процента от времето.

 

Вътрешна структура на Титан

Титан е изграден от слоеве воден лед и скалист материал. Ядрото е силикатно, предполага се, че един от слоевете под повърхността (подобно на енцелад) е глобален океан от течна вода, която не замръзва въпреки ниските температури поради високото съдържание на амоняк. Ветровете и метановият дъжд оформят на повърхността му пясъчни дюни, въглеводородните езера полярните райони, както и реки и канали. Най големият басейн е морето Кракен в северното полукълбо, а второто по големина е морето Лигея в северния полярен район на Титан  – съставено почти изцяло от течен метан и достигащо над 200 м дълбочина. На южния полюс е езерото Онтарио. Екваториалните области са предимно пустинни от пясък, който не е силикатен както на земята, а вероятно е съставен от въглеводородни сажди и воден лед. В пустинните области има  малки оазиси от въглеводородни басейни. Предполага се, че на Титан има и вулканична (криовулканична) и тектонична активност. На повърхността има малко ударни кратери, което предполага, че тя се обновява непрекъснато, вероятно в следствие на криолава от метан, вода и амоняк, които може би извират от горещи извори или биват изхвърляни от вулкани. През 2009 са открити структури, наподобяващи потоци от криолава. В момента се смята, че вулканизмът е основният източник на метан захранващ атмосферата на спътника. Вероятно вулканичната активност се дължи на енергията от радиоактивния разпад на елементи в недрата на спътника съчетано с гравитационните деформации от близкия Сатурн. Вулканичната активност не е доказана. На Титан са открити и планински вериги с височина до 1.5 км, формирани са чрез геологични процеси подобно на земята. Предполага се, че са съставени от лед, а на повърхността си имат сняг, но от метан

Наличие и поддържане на органичен живот на Титан

И така, Титан е свят, който най-много наподобява Земята, от досега откритите, но това прави ли го обитаем. От една страна ниските температури и отсъствието на вода в течно състояние, както и на въглероден диоксид в атмосферата предполага, че живот не е много вероятен.

Според учените обаче, атмосферата на Титан по условия наподобява условията на древната Земя (с изключение на липсата на водни пари), при които се смята, че е възникнал животът на Земята. Богата е на органични компоненти  и е химически активна. Прочутият експеримент на Милер-Урей цели да пресъздаде условията в ранната земна атмосфера и чрез източник на енергия да покаже дали в тези условия мога да възникнат спонтанно градивните блокове на белтъците и нуклеиновите киселини. В последвалите експерименти с газове като тези от атмосферата на Титан (включително и без да се добавя вода) в присъствието на ултравиолетова радиация, учените установяват, че се формират комплексни молекули. Процесът започва с дисоциацията на метан и азот, при което се формират водороден цианид и ацетилен (С2Н2). Фотохимичните процеси в горните слоеве на атмосферата на Титан включват т.нар. фотолиза на метана, която генерира свободни водородни атоми и малки въглеводородни фрагменти (CH2). Едни от получените в експеримента компоненти се оказват всичките 5 азотни бази, които са градивните блокчета на нуклеиновите киселини, както и аминокиселини, които са градивните блокове на белтъците. През 2013, експерименти показват, че при симулиране на атмосферните условия на Титан могат да се формират и по-сложни органични молекули.

Хипотетични форми на живот на Титан може да дишат водород вместо кислород, да метаболизират ацетилен вместо глюкоза и да издишват метан вместо въглероден диоксид. Възможно е да се използва метан вместо вода като универсален разтворител. Метаногенни (т.е. отделящи като краен продукт от метаболизма си метан) форми на живот има на земята – археи, които в безкислородни условия продуцират метан и вода, като за целта използват въглероден диоксид и водород. Откриват се в блата, в храносмилателния тракт на преживните животни и човека, както и в хидротермални извори и гейзери.

През 2010 е установено, че в горните слоеве на атмосферата на Титан има много по-големи количества молекулен водород, отколкото близо до повърхността ,което би могло да се дължи на наличието на метаногенни форми на живот. По късно същата година е открито подобно съотношение и на ацетилена, което също е в подкрепа на тази теория. Възможно е и някакви непознати химични процеси да водят до изчерпване на водорода и ацетилена близо до повърхността.

През 2015 е създаден компютърен модел на клетъчна мембрана, която би могла да функционира в течен метан – азотозома, съставена водород, въглерод и азот. Според модела, тази мембрана може да се самосглобява (от акрилонитрил), стабилна е, може да служи като бариера и има гъвкавост, подобна на фосфолипидната мембрана, характерна за живия свят на земята.

В бъдеще, когато слънцето стане червено джудже, условията на Титан ще се подобрят, тъй като ще стане по-топло.

Изследване Мисии до Титан

Данни от Големия телескоп в Чили и Кек на Хаваи дават информация за дъждове, и дори за роса и мъгли на Титан. Някои учени спекулират, че росата е основният начин за връщане на метан в атмосферата.

Първата сонда достигнала системата на Сатурн е Пионер 11 през 79. От него са и първите снимки на планетата със спътника. През 80та и 81 Титан достигат и съответно Вояджер 1 и 2. 1 дава данни за плътността, състава и температурата на атмосферата, и дава точни данни за масата на луната.

Касини и спускаемият модул Хюйгенс

 

Касини достига Сатурн през юли 2004, а покрай Титан прелита през октомври същата година, като започва да картографира повърхността му чрез радар. Изпраща кадри с висока резолюция, на която се различават светли и тъмни области. През януари 2005, спускаемият апарат Хюйгенс каца на повърхността на Титан в края на една от светлите области наречена Адири. Той показва, че голяма част от повърхнинните форми са образувани в някакъв етап от течна материя. Фотографирана е тъмна повърхност покрита с малки скали и камъни, съставени от воден лед. Почвата е образувана вследствие преципитация на въглеводородната мъгла, стелеща се на повърхността.

Използвана литература:

1.      https://www.znam.bg

2.      https://www.wikipedia.org

3.      Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics

video

Добавете коментар

Защитен код
Обнови